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[兰州电磁水表]电磁流量计的励磁方式有哪些

发布时间:2021-12-10    点击次数:180
大家刚开始科学研究电磁流量计时,最开始想兰州电磁水表起应用的励磁磁场当然是直流电磁场,之后又创造发明了正弦波形沟通交流磁场、低频率矩形波磁场、三值低频率矩形磁场及其双频矩形波磁场等。他们的磁场理想化波型如下图7-3所显示。

直流电励磁技术
直流电励磁技术是起初的电磁流量计选用的励磁技术,它是运用永磁材料或是直流稳压电源给电磁流量传感器励磁绕阻配电,以产生匀速运动的直流电磁场,磁场波型如下图7-3a所显示。直流电励磁技术具备方式简易靠谱,受工频干扰危害不大及其液体中的自感现象可以忽略等特性。可是,直流电励磁技术的最大的问题是直流电磁感应电势差在两电级表层上进行稳定的正负性,造成被测液体物质点解而造成正空气负离子,造成电级表层电极极化状况,使感生电流的数据流量数据信号电势差变弱,电级间等效电阻扩大,与此同时发生电极极化电势差飘移,严重影响信号分析兰州电磁水表一部分的工作中。即使电级选用电极极化电势差不大的铂、金等贵金属或其合金制品,经常也存有薄弱的电极极化电势差,与此同时仪表盘的制造成本也较高。此外,直流电励磁在电级间造成不平衡的光电催化干扰电势差累加在直流电总流量数据信号中,没法清除,并伴随着時间的转变、液体物质特点及其流动性情况而转变。第三,直流放大器的零点漂移、噪音和可靠性问题难以获得非常好处理,特别是在小流量计量时,信号增强器的直流电稳定性务必在一些之一微伏以内,那样就限定了直流电励磁技术的运用范畴。现阶段直流电励磁技术仅在核能工业生产中用以导电率极高,而又不造成极化效应的形状记忆合金流量计量中。
工频正弦波形励磁技术
工频正弦波形励磁技术是运用正弦波形工频(50Hz)开关电源给电磁流量传感器励磁绕阻配电,其主要特点是造成的磁场为一正弦波形交替变化磁场,如下图7-3b所显示。这类励磁方法可以大部分清除电级表层的电极极化状况,减少电级光电催化电势差的干扰和感应器内电阻。此外,选用工频正弦波形励磁技术,其感应器輸出的数据流量数据信号依然是工频正弦波形数据信号,便于变大解决,能防止直流放大器存有的因难。并且励磁开关电源简易便捷。
在工频正弦波形励磁方法中,沟通交流磁场的磁场强度B=Bmsinomega;t在金属电极上形成的感生电动势为

被测容积总流量为

式中 Bm是交替变化磁场强度的最高值;w是励磁电流量角频率,w=2pi;f;f是励磁开关电源工作频率。
特别注意的是,工频正弦波形励磁技术的选用会产生一系列电磁干扰和噪音。
最先是电磁磁感应造成正交和干扰(又被称为90deg;干扰),一般觉得正交和干扰是由ldquo;变电器效用rdquo;导致的。在电磁流量传感器中,因为电级、导线、被测物质和电磁总流量转化器的读取电源电路组成的闭合回路处于一交替变化的磁场中,因此,即使被测物质不流动性,处在该交替变化磁场中的闭合回路也会造成电势差rho;1和感应电流,兰州电磁水表显而易见,这也是一干扰电势差。依据电磁磁感应基本原理,该干扰感应电动势与磁场对时间的弹性系数的负数正正比例。即

这就是正交和干扰数据信号电势差,它具备下列一些特性。
1)与总流量不相干,即使液体原地不动,那样的数据信号仍然存有;
2)在相位差上比总流量数据信号落后90deg;,故也称90deg;干扰;
3)励磁电流量工作频率越高,正交和干扰也越比较严重,具体运用中,正交和干扰数据信号可以远高于总流量数据信号。
因此怎样摆脱正交和干扰电势差的直接影响是工频正弦波形励磁技术的关键课题研究。
次之是积分电路干扰,就是指与此同时发生在感应器2个电级上,工作频率和相位差都和数据流量数据信号一致的干扰数据信号。兰州电磁水表一般以为是尖端放电,绝缘层电阻分压及其感应器管路上的杂散电流量所造成。如下图7-4所显示,感应器的励磁电磁线圈电极极化A和B不但存有着接地电阻Rm,与此同时还存有着分布电容Cf。兰州电磁水表设两电级中的内电阻为Rs,则励磁工作电压U根据接地电阻和分布电容与感应器内电阻分压,在两电级上与此同时造成损耗。

设励磁工作电压为U=Umsinomega;t,则在Cf上形成的容抗为

Rc和Rm并接,假如Rm》Rc,则得总特性阻抗R约为Rc。那样,R和内电阻Rs/2对励磁工作电压U开展分压,在电级上把获得由分布电容Cf串进的干扰工作电压e2为

因为同相干扰数据信号的频次和相位差与总流量数据信号完全一致,累加在总流量数据信号中无法清除,以致电磁流量计零点不稳定。
第三是工频正弦波形配电开关电源存有电源电压和次数的起伏,由式(7-5)得知,工作电压和工作频率遍布危害Bm和omega;,进而导致对测定的危害。
具体运用中,尽管已采用相敏整流器、严苛的电磁屏蔽掉和路线赔偿、开关电源赔偿、全自动正交和抑止系统软件等技术对策以清除与总流量数据信号工作频率一致的工频干扰工作电压,但因为正交和干扰数据信号电势差通常有比较大幅度值,全自动正交和抑止系统软件等抗干扰对策不太可能彻底清除干扰数据信号,进而造成电磁流量计零点的不稳定,测量精度无法提升。这就是工频正弦波形励磁方法对电磁流量计的限定,促使电磁流量计的特性难以进一步提高。
低频率矩形波励磁技术
低频率矩形波励磁技术是融合了直流电励磁和沟通交流励磁技术的优势,与此同时规避了他们缺陷的一种励磁技术。20新兰州电磁水表世纪70时代至今,伴随着集成化电流量技术和同歩取样技术的快速发展和产品化,低频率矩形波励磁技术应时而生,在电磁流量计中获得普遍好用。它的励磁磁场波型如下图7-3c和d所显示,其工作频率通常为工频的双数分之一(一般为1/2-1/32)。70时代早期以单正负极低频率矩形波励磁技术为主导,中后期以双正负极低频率矩形波励磁技术为主导而逐渐其工业生产运用。
从图7-3中能够看见,在大半个周期时间内,磁场是一恒稳的直流电磁场,它具备直流电励磁技术受电磁干扰危害小,不造成涡轮增压效用、正交和干扰和积分电路干扰小等特性;从全部時间全过程看,矩形波数据信号也是一个交替变化数据信号,具备正弦波形励磁技术基本上不造成电极极化状况,有利于变大和解决数据信号,防止直流放大器零点漂移、噪音、可靠性等问题的优势。因此低频率矩形波励磁技术具备较好的抗干扰特性,在电磁流量计中已获得广泛运用。
低频率矩形波励磁中,因为励磁电流量矩形波存有上升沿和降低沿,依据式7-6,在上升沿和降低沿处,必定也存有正交和干扰(全微分干扰)。其沿越陡,全微分干扰电势差越大,但迅速便会消退,产生一窄小的尖锋单脉冲;上升沿和降低沿转变越迟缓,则全微分干扰越小,但历经時间越长。
怎么消除上升沿和降低沿处的全微分干扰,是低频率矩形波励磁技术要处理的首要问题之一。因为一般电磁流量传感器励磁绕阻中电感器和电阻器的参考值L/R通常较小。伴随着励磁电流量进到稳定,全微分干扰也迅速能全自动消退。因此,为了更好地清除全微分干扰对总流量数据的危害,通常在励磁电流量进到稳定的匀速运动环节(即矩形波的坡屋顶一部分)后,再对总流量数据信号工作电压开展同歩取样,如下图7-5所显示。

那样,全微分干扰数据信号不可以进到同歩取样,因而都不危害总流量数据信号导出。除此之外,同歩取样单脉冲相对性工频而言是一宽单脉冲,并挑选为工频周期时间或工频周期时间的非负整数,如下图7-5e所显示,那样,即使总流量数据信号中沾有工频干扰数据信号,因其取样時间为详细的工频周期时间,其均值为零,工频干扰工作电压失灵。另一方面,因为励磁工作频率低,涡电流不大,静电感应藕合分布电容的危害小,因此,因为尖端放电而造成的同相干扰也大大的减少。综上所述所显示,低频率矩形波励磁方法有下面好多个优势。
1)能防止正弦波形沟通交流磁场的正交和干扰;
2)基本上清除由分布电容造成的工频干扰;
3)能抑止沟通交流磁场在壁厚和液体内造成的涡电流;
4)能清除直流电磁场的电极极化状况。
低频率矩形波励磁技术的选用,解决了长时间困惑电磁流量计的电磁干扰问题,进一步提高了电磁流量计的零点可靠性和测量精度,变小感应器的容积,减少励磁输出功率,使转化器和感应器一体化,提升电磁流量计的总体特性,扩宽了电磁流量计的工业生产主要用途。
励磁技术的新发展
1、三值低频率矩形波励磁兰州电磁水表技术
三值低频率矩形波励磁技术是我们在汇总低频率矩形波励磁技术的根基上,为了更好地使仪表盘零点更平稳而提起的一种励磁技术,磁场波型如下图7-3e所显示。其最大的的特征是建立在零态时动态性校准零点,因此具备更优质的零点可靠性。
三值低频率矩形波励磁方法的励磁电流量一般选用工频的1/8工作频率,以 B,0兰州电磁水表,-B三值开展励磁,根据对正一零一负一零一正变化趋势的三种情况开展取样和解决,如下图7-6所显示。

其主要的特征是能在零态时动态性校准零点,合理地清除了总流量数据的零位噪音,进而进一步提高了仪表盘零位的可靠性;次之,它与低频率矩形波励磁技术一样,可以选用同歩取样技术来清除上升沿和降低沿处的全微分干扰;选用宽单脉冲取样以清兰州电磁水表除混迹总流量数据信号中的工频干扰数据信号;第三,它可以根据一个周期时间内的四次取样值,类似觉得电极极化电势差匀速运动,运用微处理器的标值计算作用得到清除电极极化电势差的危害。
因此,选用三值低频率矩形波励磁技术的电磁流量计零点平稳,抗工频工作能力强,测量精度进一步提高,感应器企业流动速度的数据流量数据信号工作电压可减少到工频励磁方法时的1/4,进而可进一步减少励磁功能损耗,完成电磁流量计的中小型轻巧一体化,在电磁流量计中已获得广泛运用。
2、双频矩形波励磁技术
三值低频率矩形波励磁方法具备良好的零点可靠性,但在精确测量沙浆(如沙浆流量计)、纸桨等含化学纤维和固态颗粒物的液体物质和低导电率液体总流量时,发生固态颗粒物擦过电级表层而造成低频率顶峰噪音和气体流动性噪音,那样通常造成励磁工作频率较低的三值励磁电流量流量计导出晃动不稳。
三值低频率矩形波励磁零点平稳,但没法抑止低频率噪音;较高频的矩形波磁场能清除低频率噪音,但一般其零点可靠性较差。大家在剖析各种各样励磁技术的根基上,明确提出了双频矩形波励磁技术,其磁场波型如下图7-3f所显示。高频率一部分是75Hz的矩形波,外包络线是1/8工频的低频率矩形波。选用这类励磁方法,可以用高频率波取样来清除含化学纤维和固态颗粒物液体物质的低频率噪音,与此同时又维持了低频率矩形波励磁零点平稳的优势,获得了不错的运用实际效果。